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解密MPDB評估車輛設計

2019-05-22 22:30:54·  來源：全球頂級安全專家 車輛碰撞安全  
　
從MPDB研究測試結果看，MPDB評估有一個矛盾點，當碰撞車輛質量較小時，碰撞車輛吸收的碰撞能量相對較大，MPDB試驗的假人評估得分相對較低（或得分非常困難），而
從MPDB研究測試結果看，MPDB評估有一個“矛盾點”，當碰撞車輛質量較小時，碰撞車輛吸收的碰撞能量相對較大，MPDB試驗的假人評估得分相對較低（或得分非常困難），而兼容性修正罰分會較低，至少臺車的速度變化會??；反之，當碰撞車輛質量較大時，碰撞車輛吸收碰撞能量相對較少，假人的評估得分相對較高（或得分較易），但臺車速度變化會大，兼容性修正罰分會多。所以MPDB車輛設計盡量消除這個“矛盾點”，做到兩者兼顧。
圖一   MPDB研究碰撞結果
 
MPDB與ODB試驗對比
         
以1400kg的緊湊型轎車為例來對比一下MPDB與ODB結果的差異。

一、車身加速度方面
         
MPDB碰撞能量巨大，相對碰撞速度達到了100km/h，因此MPDB試驗車輛加速度明顯大于ODB，峰值高出了約20g，并且加速度整體起來較早（整體相對于ODB有很大的前移），從加速度整體看，很類似于該車輛進行50km/h剛性壁障全正碰試驗。
 
二、車身結構方面
         
通過對比兩個工況的結果，發(fā)現MPDB與ODB試驗結果前端變形很相似，尤其防撞橫梁都有非常大的彎折，但在MPDB試驗中吸能盒壓潰變形不理想。
圖二   MPDB與ODB試驗后前端變形對比
三、Y方向移動
         MPDB試驗中假人與氣囊的作用時間提前了，且作用時間較長，持續(xù)了約100ms，在假人與氣囊作用的過程中，MPDB碰撞車輛橫向移動加劇。
圖三   整車橫向移動
四、假人響應
         由于MPDB碰撞能量巨大，碰撞劇烈，所以假人的響應傷害值比ODB要高很多。
         可以看出假人各部位的傷害值都明顯增加，雖然THOR假人評分限值與H3不同，但得分方面還是明顯低了很多。
圖四  胸部壓縮量對比
五、兼容性評估
        在兼容性評估方面，MPDB試驗兼容性評估罰分達到最大。碰撞中前防撞橫梁撕裂，前縱梁、吸能盒變形不合理，前端結構沒有很好地分散碰撞能量。
圖五  兼容性評估結果
圖六  結構變形不合理
MPDB車輛設計對策
       MPDB評估包括乘員響應評估和碰撞兼容性評估兩個方面。
    下面從將從三個方面來淺談一下MPDB設計方面對策：車身響應、乘員保護響應和兼容性。
一、車身結構方面
         車身耐撞性仍然是MPDB的設計基礎。前段時間聽一個工程師說：實施MPDB后，之前的車身耐撞性那一套過時了。其實則不然，他是沒有真正地理解車身耐撞性設計方法和原理，其實理論還是那個理論，方法還是那個方法，只不過形勢和情況發(fā)生變化了，要因地制宜，適應新的情況和新的變化，所以《車身耐撞性設計與分析》里面所講的那一套并沒有過時，關鍵看理解。
        無論是ODB，還是MPDB，車身耐撞性設計歸根結底還是碰撞能量分散和吸收。只不過要基于MPDB工況的特點，對之前的結構進行優(yōu)化。
         一方面MPDB碰撞能量巨大，必須合理規(guī)劃能量的分散，有必要增加能量分散路徑，之前針對ODB的車輛傳遞路徑已經不能滿足要求了。有幾個方面可以參考：
    1、優(yōu)化前防撞橫梁的設計，盡可能擴大防撞橫梁的跨度，能延伸到對前輪防護位置，增加防撞橫梁的強度，不能在碰撞中斷裂或撕裂。利用其在橫向上分散碰撞能量。在實際中也有利于車輛迎頭撞到樹上的保護。
       2、增加碰撞能量傳遞到路徑，在防撞橫梁垂直面上下最好能各增加一條橫向傳遞路徑：水箱上橫梁和水箱下橫梁，或類似結構。
        3、在縱向上，需要將傳統(tǒng)的車身shotgun向前延伸，同時加強shotgun與前縱梁的連接，這樣可以保持碰撞能量傳遞的穩(wěn)定性。最好能采用封閉的副車架設計，副車架前端與水箱下橫梁連接。
     通過上面的路徑設計組成了車輛前端碰撞防御結構，垂直方向最好能覆蓋250～650mm范圍，橫向最好能覆蓋前輪寬度位置。
圖七   結構設計建議
     另一方面要合理規(guī)劃車輛前端結構的能量吸收，可以對車輛前端潰縮區(qū)域的結構分成兩區(qū)域，一個叫“軟的區(qū)域”，例如，吸能盒，縱梁前端等，這個區(qū)域主要用來保護對方車輛（兼容性評估），另一個叫“硬的區(qū)域”，例如，縱梁后端，shotgun根部等，該區(qū)域主要用來保護碰撞車輛自身。對于大而重的車輛應該加強軟的區(qū)域設計，一定要匹配好吸能盒的吸能效果，更好地保護對方車輛，這樣會獲得很好地兼容性評估。而對于輕的小型車輛，重點在硬的區(qū)域設計，加強自身的保護。通過CAE仿真手段合理匹配“軟區(qū)域”和“硬區(qū)域”的強度。
二、約束系統(tǒng)方面
        MPDB碰撞車輛加速度起來較早，安全氣囊和安全帶預緊的時間要提前，另外MPDB碰撞中車身比ODB橫向移動大且劇烈，因此，安全氣囊需要足夠大，氣囊保壓時間要長，避免乘員頭部的過高的傷害和額外的修正，另外車身劇烈的橫向移動，容易導致假人碰撞中傾斜，增加假人的傷害值，合理匹配安全氣囊和安全帶保護。
圖八  假人傾斜
     基于之前ODB與MPDB對比試驗，對MPDB試驗的約束系統(tǒng)進行了優(yōu)化，收到了很好的效果。
         其中大腿和膝部雖然傷害高，但優(yōu)化前和優(yōu)化后均是滿分。小腿的傷害來自防火墻的變形侵入。
三、兼容性評估方面
        兼容性評估主要考察三個方面：壁障變形的均勻性、臺車的速度變化和壁障擊穿。
        像傳統(tǒng)的ODB車輛那樣兩根縱梁+前防撞橫梁的結構已經不能滿足兼容性評估要求了，這樣往往在碰撞中載荷集中，導致壁障變形的不均勻，過強縱向傳遞結構還會在PDB壁障上戳個洞，導致壁障擊穿。
         前面講的車身結構設計也是鑒于兼容性評估考慮。
         車輛前端要有合理的防御幾何結構，能很好地覆蓋兼容性評估區(qū)域，防御結構的強度分布合理，確保PDB壁障變形均勻，降低壁障均勻性變形罰分，在碰撞中不能出現載荷集中現象，確保碰撞中不能擊穿壁障。
         對于大而重的車輛，前端防御結構要做好“軟區(qū)域”的設計，合理緩沖吸收MPDB碰撞能量，減小MPDB臺車速度變化，從而降低乘員負載指數OLC罰分。
        下面的車身前端防御結構設計是很好的兼容性設計:
圖九 良好的車身兼容性設計
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 掃描以下二維碼，從這里學碰撞安全、乘員保護、約束系統(tǒng)、試驗分析 
  
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